VENTURI AVEC DIAPHRAGME AMOVIBLE

JUILLET-AoUT 1950 LA HOUILLE BLANCHE 477

LE COIN DU LABORA raiRE

Venturi avec diaphragme amovible

English text, p. 481.

Parmi les appareils utilisés au Laboratoire d'Hydraulique du Bureau of Reclamation, Department of Interior, à Denver, Colorado, l'un des plus souples et des plus utiles est un dispositif de mesure de débit connu sous le nom de «Venturi avec diaphragme amovible»

(fig. 1). C'est essentiellement un Venturi court dans le col duquel on peut commodément intro- duire des diaphragmes de divers diamètres.

Pour changer de diaphragme, ou pour utiliser l'appareil comme Venturi, i! suffit de couper le débit à l'amont, d'enlever le diaphragme de son loge men t, de le remplacer par le diaphragme

désiré, et de rétablir l'l'coulemenl. Il n'y a au- cun boulon, aucune bride il desserrer ou il Mer, et il n'est pas nécessaire de vider l'instal!:ltion lors du changement des diaphragmes. Dnns l'tlP'- parei! est compris un anneau d'étanch(~it(~ qui assure automatiquement l'étanch(>it(, du dl.'\·

plwagme mis en place di's qu'un dé'bit COI\l1\1C'IlCe à circuler.

Le systi~me d'Manché'it(, est essentiellement constitué comme l'indique la fig. 1 B. Lorsque la pression est appliquée au diaphragme celui- ci est poussé vers l'aval et entre en c~lI1taeta\'ee un anneau fixe en caoutchouc. En 111è111e temps

8-DETAIL OF RING SEAL

B -Détat! de l'anneau d'e!anchélte'

A-VENTURI ORIFICE METER

A - Débitmètreà ventufi et ilortfl ce FIc.. 1.

Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1950049

LA BOIJILLE BLANCHE JUILLET-AoUT 1H50

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Débit en m 3/sec - Dischorge-cubic melers per second FIG. 2. -..- Courbe d'étalonnage. Cfllib1'lliioll Cl/I'ues.

un au tre anneau en eaou tehouc, mobi le, préc{'- demment comprimé par un ressort, est plaqu(' par la pression contre la face amont du dia- phragme. Le ressort n'est pas eapable, il lui seul, d'assurer une danehéité parfaite, qui doit être obtenue par l'appoint d'une eertaine pres- sion d'eau. {.ln minimum de pression de deux mètres d'eau dans la conduite il l'amont suffit pour assurer l'étanehéité parfaite du dia- phragme. Il n'existe qu'un modèle de eet appa- reil qui s'adapte il une eonduite de 0 20 cm pal' des raeeords il brides standard. On peut me- surer des débits aUant de 2,5 il 2:·lO I/sec. (fig. 2),

avee une précision équivalente il ceIle de n'im- porte quel appareil eornmereial. En augmenlant son diamètre au-delà de 20 em, on lui ferait per- dre de la maniabilité, en le faisant plus petit sa souplesse d'emploi se trouverait réduite. Lcs prises de pression sont plaeées eomme l'indique la fig. 1, l'une dans la partie de 0 20 em, l'autre

immédiatement il l'aval du diaphragme. L'appa- reil est toujours instaIlé il l'aval d'un tronç.on de eonduite de 0 intérieur 20 em eomportant un dispositif de guidage. Le tube et la conduite eontenant le dispositif, sont éLalonn{'s ensem- ble, puis son t déplaeés en bloc

Ce bloe présente l'avantage de pouvoir être utilisé d'une part COll1111e un Venturi, dans le ca~~

des plus grands débits où les pertes de eharge sont importantes, le rapport des sections de la conduite et du col atteignant 2/1; d'autre part eomme un diaphragme pour les débits moyens et faibles avec une prèeision équivalente. Sa qualitè essentielle pour l'usage d'Un grand Ln- l)oratoire d'Hydraulique est sa souplesse d'em- ploi et la facilité avec laquelle les diaphragmes peuvent être ehangés.

L'appareil est une eoneeption du Bureau of Ree1amation et n'est pas fabriqué commereiale- ment.

Manomètre a ^, mercure

English text, p. 481.

Un autre appareil, dont la mise an point a duré plusieurs années et qui est en usage au Laboratoire d'Hydraulique du Bureau of Heel~l­

mali on, est un nUll1om(~treil réservoir de mer- eure destiné il équiper des Venturi ou d'autres dispositifs de mesure hydraulique en charge.

Dans l'ensemble, son principe diffère peu des réalisations courantes, mais il eomporte quel- ques dispositions commodes. En gros, il se eomposed'un réservoir en aeier inoxydable B, monté sur une plaque d'aluminium, E (fig. iD.

Un tube en verre recuit il haute pression, C, de

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diamètre intérieur 1;~ mm ct extérieUl' 20 IUIlI,

de un mè'tre de longueur, est relié au réservoir au moyen d'un presse-l,toupe. L'extrbnité SUPl'- rieure du tube de yerre s'eml\oite dans un presse-étoupe .clu même genre et est relié il un robinet de purge d'un type spl~ciallI.

La quantité de mercure nécessaire atteint 2 kg eIlYiron par suite des dimensions impor- tantes du tuhe. L'expériencc a montré, en elret, que l'adoption d'un gros tuhe d'lit le moyen le plus ayantageux de réduire l'amplitude des oscil- lations. Ce procédé S'aYl're plus satisraisant que l'étranglement par des orifices ou des Y~lI1nes,

dans lesquels les ouyerlures doivent ètre trb petites pour être efficaces.

Un pointeau sur' flotleur placé dnns le presse- étoupe supérieur l'vite les fuites de mercure il l'occasion d'oscillations inattendues. Un bou- chon placl' au sommet du presse-doupe supé- rieur sert au rempl-ïssage du sysU'me, tandis qu'un autre, situé sous le presse-étoupe ÏIÜ(>-

rieur, sert à yider le sysll~llle ^(HI il aj uster le ni- veml du mercure.

La purge des tubulures aboutissant il l'app~l­

l'cil est réalisée suivant un procédé inaeeoutuml', qui s'est montrl' tout à rait commode il l'usage.

Le gros rohinet situé il la partie supérieure du manomètre est d'une construe!ion spéciale; en fait, ce sont trois robinets réunis en un seu\.

L'une de ses branches est relié'e !\ll l'l'seau de distribution locale qui, dans le eas présent, four- nit une pression d'enyiron 2,8 kg/cm~; quant aux deux autres branches, elles sont relil'es au manomètre. Lorsque le robinet est en position ouverte, les pressions dans ehaeune des hr~lll­

eh cs du m~ll1omèlre sont équilibrées el l'eau sous pression est envoYl'e dans les tubulures conduisant au Venturi ou il tout ~\lltre ~Ij)pareil

de mesure. Lorsque l'on ferme le robinet, la purge cesse, l'orifice d'équilibrage se ferme, et il n'y a plus qu'à etl'eeluer la lecture. Le robinet unique simpliHe les manipulations, en même temps qu'il l'end l'appareil absolument indéré- glable, même pour le plus inexpérimenté des opérateurs. La purge des tubulures se rai sant en direction de l'appareil de mesure, on peut l'exécuter il un instant quelconque au cours de l'essai, tandis qu'une purge dans la direction opposée réclame, en général, un étranglement du Ventul"i ou de l'appareil de mesure, ce qui peu t gêner un essai.

Un indieateur de position, à commande pal' crémaillêre, est monté sur la ptaque d'atumi- nium ct est gradué en 1Il0 et 1/100 de pied.

(j.râce à un vernier, on peut lire facilement le 1/1000 de pied Œ/10 de mm).

Le bras porté par la partie mobile comporte deux. réticules de part et d'autre du tube de verre, pour le repérage de la colonne de mer- cure. On évite l'effel de parallaxe en alignant les deux. réticules avee l'œil, avant fie se livrer au repérage du ml'nisque de mercure. Ce brns porte également une petite lampe de 25 Volts qui é'elaire eonvennblement la portion cie l'échelle où s'efl'eelue la leelure.

Le rapport des sections du réservoir de mer- cure et du tube de verre est assez petit: le niveau, dans ce réservoir, s'abaisse lorsque le tube de yerre sc rempli t, si bien que chaque

l\l~lI1omèlre doit être étalonné'. La plupart du temps, le débit est étalonnl' directement en face de l'éehelle portée par l'équipage mobile il crl'- maillère.

Bllreau ot Reclamation Labo)'(ltoire d'llydrltllliqlle, Denver (U.SA.).

.J l!lLLET-AoVT 1H50 LA HOUll"I"E BLAN(;HE 481

Venturi orifice tube

See French text for illustrations, p. 477.

Texte français, p. 477.

One of the most versatile and useful pieces of e(luipment in the Hydraulic Laboratory of the bu- reau of Heclamation, Departmenl Clf lnterior, in Denver, Colorado, is a flo\v measuring device known as the portable orifiee-Venturi-lube, figllre 1. Il is.

essentially a short Venturi tube in which orifices of various sizes lllav he convenientiv inserted in the throaL 1'0 change orifices, or lltiÏize the deviee as a Venturi tuhe, it is merely necessary to shut down the fIow llpstream, lift the orifice plate l'rom the slot, replace it with the one desired, and again slart the water flowing through it. There are no holts or clamps' to loosen or remove, and il is nol necessary to drain the water l'rom the Hne when changing orifice plates. The tuhe has incorporated in il a ring se al which automatically seals the orifice plate in place once fIow is started.

The sealing mechanislll is essentially as shown on figure 1.13. \Vhen the pressure or flow is ap- plied to the orifiee, the plate is pus'hed downstream, making eontact with a stationary rubber ring seal.

At the same time, a floating' ruhher ring seal, which is inilially spring-loaded, is Illoved hy pressure into place againsl the upslream race or the orifice. Th<' spring is not alone sufJicient to se al the orifice in tightly, thus, a eerrain water pressure is requircd to complete the sealing operation. A rninimum or

two meters or \Vater pressure in the pipe upstrealll is sufficient to seal the orifice plaie in tightly. The lube is made in one size and eonneeîs 10 a 20- centimeler-inside-diameter pipe by standard slip couplings. Discharges' l'an be measured l'rom .0025 to .2;~ cubic meters pel' second, figure 2, as accurate- Iy as with any commercial meter. If made larger than 20 centimeters, it loses its porta1Jilily feature, while it made smaller, the versatility of the tube is redueed. The pressure taps are located as shown on figure 1, \Vith one in thl' 20-centimeter line and one imlllediatelv downstream l'rom the orifice. The tube is always i~1stalleddownstream from a standard piece or 20-~entimeter-inside-diameterpipe contain- ing a flow straightener. The tube and pipe, \vith no\V straightener, are calihrated togelher a,nd are then moved l'rom place to place as a unit.

The unit has the advantage that it can he used as a Venturi tube, \Vith pipe to throat area ratio of 2 : 1, for the larger discharges where losses are important; or it l'an he llsed as an orifice meter for intermediate and small flows \Vith equal aceu- raey. The outstanding feature, when used in a large IIvdralllic Laboratory, is its versatilitv and case of

el~angingorifices. . .

The tube is a Bureau of Heclamation design and is nol llJaIH!faetllred eommercially.

Mercury manometer

See French text for illustrations, p. 479.

Texte français, p. 478.

Another piece of equipment, which has been perfeeted over' a period of years, and is in use in the Bureau of Heclamation Hydraulic Labonllory, is a mercllry pot-type manometer for use on Vellturi tubes and other c10sed conduit water-measuring devices. The general principle difrers litlle l'rom manufaetured designs, but it has incorporated in it

a l'ew convenient features. In the main, it consists of a stainless steel reservoir, B, mounted on an alu- minium plate, E, figure 3. A high-pressure annealed glass tube, C, 13-mm inside diameler hy 20-111m out- side diameter hy about 1 meter long, is conneeted to the reservoir' by means of a slip-type stainless steel packing gland. The upper end of the glass

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tube is fitted into a similar paeking gland and con- nects to a ~'pecial bleeder valve. H. Approximately 2 kg of mercury are required heeause of the larg'e gage glass. From experienee it has been found that the large gage glass is the most desirahle method for redueing the amplitude of surges. Il was found to be more satisfactory than throttling by orifices or valves, in which the opening'~' must be very small to he effective. A floating needle valve located in the upper packing gland prevents mercury l'rom escaping during unexpected surges.

A plug in the top of the upper packing flange is used for fiIling the gage, while one in the 1c)'\ver gland is used for draining or adjusting the mer- curv leveI.

~rhe hleeding of the lilles leading to the gage is accomplished in an unorthodox manner whieh has proven quite pnletical. The large valve at the top of the manometer is of ~'peeial construction-in fact, it is three valves in one. One port connec!s to the domestic water supply, which in this case clevelops a pressure of approximately 40psi, while the two other ports conned to the gage. \Vith the valve in the open position, t]le pressure on the two legs of the manometer i~' eqlHllized, and water is force cl under pressure through the gage lines to the Venturi tuhe or otller metering deviee. Upon c10sing the valve, the hleeding procedure stops, the equalizing port closes, and the gage is ready to

l'l'ad. The single valve simplifies operation, as well as makes the gage foolproof for even the most inexperieneed o]Jerator. By bleeding the Jines' to- ward the metering device, bleeding l'an he donc at any time during an experilllent, whereas hleeding in the opposite direction usually l'l'qui l'es throttling of the Venturi or metering device, which lIlay interfere with an experimenl.

A rack and pinion operated position gage, F, is mounted on the front of the aluminum plate and is graduated in tenths and hundredths of a fool.

\Vith vernier it l'an readilv he read to .OOI of a fool. The arm on the tr~lveling portion of this gage contains two cross hairs, one on each side of the glass tube, for reading the mercury co\ullln.

Parallax iS' prevcnted by lining up both cross hairs with the eye hefore reading the lIleniscus qf the mercury column. The arm on the position gage contains a small 25-voll lamp which adequately

1ights the portion of the gag'e heing l'cac!.

As the ratio of the area of the mercurv " reser- voir" to that of the gage glass is small, 'the level in the reservoir falls as the gage glass iiI1S', thus each gage s'llOuld he calihrated. Usually dis charge is calibrated directly against the scale on the rack and pinion slide gage.

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